[實用新型]一種高通量微流控芯片及細胞分析裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420804232.8
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN204342772U
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設計）人: 馮曉均;陳鵬;劉筆鋒;郭怡然;李一偉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/34
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本實用新型屬于醫(yī)療器械領域，更具體地，涉及一種高通量微流控芯片及細胞分析裝置。

背景技術

細胞是除病毒以外自然界所有已知生命體的基本單位，是一切生命活動的基礎，因此，對細胞的深入研究是揭開生命奧秘、改造生命的關鍵。細胞通過信號轉導對其微環(huán)境識別與應答的能力對于生物體的發(fā)育、組織修復以及免疫等至關重要。細胞在受到不同化學藥物刺激時會引發(fā)細胞響應的時空變化，調節(jié)細胞的電生理活性從而影響細胞的生長、分化以及維持細胞的生理平衡。

許多動態(tài)細胞內反應，比如蛋白質轉運，蛋白質的相互作用，翻譯后的修飾，胞內物質的擴散和運輸?shù)鹊龋夹枰邥r空分辨的成像技術才能探測到。單細胞實時成像技術以其能夠動態(tài)捕捉到單細胞的信號成為細胞和系統(tǒng)生物學的金方法。活細胞成像和單細胞動態(tài)分析技術極大的促進了我們對細胞免疫反應，細胞信號轉導，細胞對藥物的響應等過程的了解和認識。流式細胞術和多孔板細胞培養(yǎng)技術是兩種細胞分析的傳統(tǒng)技術。流式細胞術能夠實現(xiàn)高通量單細胞細胞信號采集，但是其不能采集時間依賴的瞬時單細胞刺激信號。多孔板細胞技術能夠實現(xiàn)大量細胞的實時刺激信號，但是其不能快速有效的采集單個細胞的信號且其不能快速改變細胞外環(huán)境。

微流控芯片技術以其微型化、集成化、自動化、高通量等優(yōu)點，成為解決傳統(tǒng)方法不足的有力武器之一。微流控芯片細胞培養(yǎng)技術能夠實現(xiàn)對細胞外環(huán)境的精確控制，并且其培養(yǎng)細胞消耗很少。現(xiàn)有微流控細胞捕獲技術能夠基本實現(xiàn)單細胞捕獲、刺激和單細胞動態(tài)信號采集，但也存在以下的缺點，1)細胞捕獲芯片加工工藝復雜，常需要多層結構才能實現(xiàn)捕獲細胞功能，2)細胞捕獲通量不高，3)細胞捕獲刺激實驗結束后，細胞不能快速釋放，進而不能實現(xiàn)重復捕獲和刺激，4)細胞捕獲芯片多為一次性的，不能重復使用，5)不能快速改變捕獲細胞的微環(huán)境，且刺激時間不可控，刺激物單一，6)不能對捕獲的細胞進行多模式刺激。

實用新型內容

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種高通量微流控芯片及細胞分析裝置，其目的在于通過對微流控芯片的平面設計和壓力操作，實現(xiàn)細胞重復捕獲和刺激，由此解決現(xiàn)有的微流控芯片實現(xiàn)高通量細胞采集工藝復雜、通量不高技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種微流控芯片，在加工平面上包括細胞觀察池、刺激物通道、細胞引入通道、緩沖液通道和廢液通道；所述細胞觀察池底部有八字形微結構，八字形微結構的寬口朝向細胞觀察池口部，其窄口朝向細胞觀察池底部，所述刺激物通道與細胞觀察池口部相連，所述細胞引入通道與細胞觀察池側面相連，連接處靠近口部，所述緩沖液通道與細胞觀察池底部相連，所述廢液通道與細胞觀察池口部相連。

優(yōu)選地，所述微流控芯片，其緩沖液通道為兩條對稱設置與細胞觀察池兩邊的微管道。

優(yōu)選地，所述微流控芯片，其刺激物通道為一條或多條。

優(yōu)選地，所述微流控芯片，其刺激物通道為兩條，對稱設置在細胞觀察池兩邊。

優(yōu)選地，所述微流控芯片，其細胞引入通道為一條或多條。

按照本實用新型的另一方面，提供了一種應用所述的微流控芯片的細胞分析裝置，包括所述微流控芯片、信號采集裝置和電氣比例轉換閥，所述微流控芯片的刺激物通道、細胞引入通道、緩沖液通道和廢液通道的入口端通分別與獨立的電氣比例轉換閥相連，每個電氣比例轉換閥根據(jù)不同電信號，輸出相應氣壓；所述信號采集裝置，設置在細胞觀察池處，用于采集細胞信號或對細胞進行成像。

總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本實用新型提供的微流控芯片，結構簡單，僅通過平面設計通道，即可實現(xiàn)連續(xù)的細胞捕獲、細胞刺激過程。所述芯片裝置和系統(tǒng)能夠實現(xiàn)周期性細胞捕獲，刺激，釋放的功能，并能實時采集到細胞的響應信號，此功能就可以實現(xiàn)高通量的單細胞動態(tài)信號分析。

(2)本實用新型提供的微流控芯片在刺激技術后，細胞能快速釋放，不影響下一批細胞的捕獲和刺激，能重復使用。

(3)本實用新型提供的細胞分析裝置，能快速改變捕獲細胞的微環(huán)境，刺激時間可控，刺激物可根據(jù)需求，設計相應的芯片即可。該裝置為高通量的單細胞動態(tài)信號分析和藥物篩選提供了一種新的途徑。

(4)本實用新型提供的細胞分析方法，可靈活的實現(xiàn)多種模式的細胞刺激，如多種藥物的時序刺激、對兩種或以上的單細胞的捕獲以及時序刺激、兩種或兩種以上的藥物對同一種細胞的同時刺激，從而滿足不同的實驗需求。

附圖說明

圖1是實施例1的微流控芯片結構示意圖；